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1、学号： 08415310 常 州 大 学毕业设计（论文）外文翻译（2012届）外文题目 Economic assessment of membrane processes for water and waste water treatment译文题目 对水与废水膜处理工艺的经济评估 外文出处 Joumal of Membrane Science 102(1995)77-91 学 生 陈德伟 学 院 怀德学院 专 业 班 级 给水081 校内指导教师 李稳 专业技术职务 讲师 校外指导老师 专业技术职务 二一一年十二月常州大学本科生毕业设计（论文）外文翻译对水与废水膜处理工艺的经济评估摘要：由于
2、在未来对水处理具有更高的标准，并且要减少对环境的影响，膜处理越来越被认为是一种可以用来解决常规水与污水治理的方法。然而，由于投入高，运行成本高致使膜在这方面的应用受到限制。这篇文章从经济学的角度来看待膜处理在污水处理上的应用。广泛的试验工厂试验的结果已经确定了使用一系列的超滤和微滤膜处理的成本。影响整体成本的最重要的因素就是膜的成本，即膜更换的频率和功率。文章里面涉及了选择最合适的膜和每种应用方案的最佳条件的重要性，并在膜系统的成本和传统的处理工艺之间做了比较。在一些应用领域中已被证明了其使用膜的成本效益。关键词： 经济学 ；优化 ；水处理 ；废水处理 ；膜1.介绍：膜处理拥有比常规水与污水治
3、理方法更多的优势，包括更高的标准，减少对环境的影响，减少对土地资源的占用以及具有潜在移动处理机制的可能。潜在的应用领域包括污泥脱水，废水消毒，固体颗粒和细菌从供水中脱离，海水反渗透淡化等。然而，除了淡化之外，膜的应用只限于水厂，并没有被广泛地应用到别的方面。主要的原因包括以下几点：（1）高投入和运行成本；（2）传统的处理方法能达到现有的监管标准；（3）从净水中脱离化学废物存在着难度；（4）在应用领域缺乏对膜的使用经验。 膜处理方法只有达到监管标准或者在成本上不比现今方法昂贵，才能在水厂找到更广阔的应用。潜在的低成本在供水治理方面使用膜技术的可能性已经被广泛地调查研究。被认为可行的应用领域包括去
4、色1，去三卤甲烷以及其他产品消毒2,3，悬浮颗粒和细菌的去除，铁的去除4。Hardiman et al.已经考虑将特定的事例超滤螺旋膜作为反渗透和离子交换的预处理阶段。供水要求被治理的程度具体取决于给水性质。而成本则取决于每种方案中可供选择的工艺。膜的使用被报道在一些环境下是比较经济的。比如说应用在传统的软化水厂上或者是作为一种预处理方式用于反渗透，但是其他研究表明与砂滤净化相比其适用性较差。Thebault和其同事，以及Chambolle已经报道了有关治理饮用水的超滤方法的性能和运行成本，而这一治理方法是基于现今在世界上运行超过20年的工厂的经验。一些设施包括预氧化超滤方法和粉末活性炭（PA
5、C）的吸附，方便去除全部有机碳（TOC），农药，铁，锰，味道和气味。 Thebault等人 6认为，每立方米工厂的产能的投资成本是独立于规模超过500m3/ d的工厂的。这与常规治理过程在经济效益方面相比较为不利。Chambolle8指出，膜处理一般费用比直接过滤超出20 - 30。不过，他也指出，一些低TOC含量的超滤应用，对于中小规模的工厂（高达12 000m3/ d）是比较经济的。因为这些工厂可以节约劳动力成本和土建工程8。Anselme等人 10比较研究了不同类型的膜水处理应用的使用，包括陶瓷和聚合物超滤，微滤（MF）和纳滤（NF）的膜。他们报告，对于治理有机质含量低的水域，纤维素超滤
6、膜和聚丙烯微滤膜有类似的运营成本，但陶瓷微滤膜具有较高第1页共10页的投资成本和运行成本，是聚合物膜的2-4倍。他们还指出，对于富含高有机质的地表水，超滤预氧化和PAC吸附氧化的治理提供了一个可行的能够替代传统工艺的方法，这种方法适合小厂（小于4800m3/d）。对于大规模（超过24万m3/ d）的工厂，他们发现膜处理过程仍然比传统的治理方法更昂贵。Moulin et ai. 得出的结论是地下水MF投资成本为2400m3/d的容量是常规治理的1.5-2倍，但运行成本是相似的。对于地表水，他们认为，投资成本是常规治理的3-5倍。 美国水工程协会（AWWA水处理工艺）进行过超滤膜处理系统中的比较试
7、验12。 这项研究对河水和混合地面河水的超滤处理在技术和经济上进行了评估。并对利用纤维素中空纤维膜与一个10万分子量切断形成的超滤和常规治理过程包括絮凝，双介质过滤和加氯等方法进行了比较。传统的成本计算相关方面需要忽略一些微小的，在“地表水治理”方面的规则13。研究结论认为，用超滤治理的总费用与常规的方法差不多，一个工厂约为是4000m3/d 。Pickering和Wiesner14已经开发了一个模型，以探讨膜过滤的资本和运营成本。他们研究了使用MF，UF和NF天然水的处理成本。在容量高达48 000 m3/d的条件下，他们计算UF和MF的成本比常规过滤悬浮物（高浊度河水和地下水）的去除方法都
8、要经济。MF和UF膜在初级解决和生物学上处理废水的澄清和消毒的有效性是有据可查的15 - 18。然而，很少有人提到了治理费用。 Marsdon19对消毒处理的家庭废水的膜的成本进行了估计。与从环境部报告的有关选择性的的消毒技术的数据相比，他发现，膜系统的分布感染成本是化学物质为基础的系统的2-10倍。Morimoto等人21已经着眼于管状超滤膜生物反应器的家用废水处理系统的成本与传统活性污泥法的比较。他们发现，资本和膜生物反应器的运行成本分别为20，如果不考虑土地成本，要比活性污泥的处理方法高。然而，如日本，土地成本是显然要纳入考虑的，Morimoto等人认为，在这些地区节约土地成本能带来成本
9、的减少。从这方面考虑，这使得膜生物反应器比传统活性污泥法更经济。第2页共10页2。 成本确定：膜处理成本的主要组成部分是年率资本成本，膜替换，功率要求，劳动，维护和化学清洁剂。治理总费用表达式为每立方米（P/m3）。2.1. 资本成本：一直被视为资本成本的两个组成部分的总和：膜的单位成本和无膜工厂的成本。非膜成本包括所有机械和电气项目，控制设备及相关的土建费用（没有记录土地成本）。在英国的土地本，这是最有潜力的地方，与其他资本成本相比是非常低的。这不是每个地方都这样的，在一些地方的土地成本可能对膜的替代工艺有着比较显著的影响。非膜厂的资本成本是建立在膜厂供应商的报价的基础上的。非膜厂房及设备项
10、目的成本已经被规定到十分之六权重的规则上：Ca = Cb(Qa/Qb) 0.6 ,Ca 和Cb的非膜设备的资本成本与流动的Qa和Qb的区别。膜的成本是依赖于特定的膜的成本，Cmem (/m2)，通量，J (l/m2 h)和治理流量，Q (l/h)。在废水处理的情况下，设计流量的日变化。家庭废水的排放适用一个广泛的关系22: 每日最大流量= 2 日均流量。 这一方针已经确定最大的废水处理中的应用所需的膜面积。这是假设，包括足够的膜，让清洁和维护的停机时间。用于废水处理的膜成本为：Cmem ()=2* Cmem*Q/J其中Q （ I / h ）是治理的平均流量。用于饮用水处理恒产率可以假设。治理的
11、平均流量需要足够的膜。为了便于清洁和维护的停机时间，已取得20 的额外膜容量的津贴。因此，水处理应用膜成本：Cmem ()=1.2* Cmem *Q/J。 资本成本可表示为年率的总和。一系列的相等的年支付额， A，被投资以分数利率， i，在每年n年的结尾也许被用于加强一个款项与的现值（Cmem+C）。按年计算的资本，A (/year)=( Cmem+C)i/1-(1+i)-n，Cmem和C是膜和非膜组份的基建成本23。假设机器总寿命为20年和7%的利率。第3页共10页2.2. 膜替换：制造者估计聚合物膜的寿命范围为3-5年，而陶瓷膜为10年。虽然很少有证据证实这些请求水行业应用，其他的工业部门
12、的经验将膜给出合理的估计寿命。所取得的实际寿命可以有一个经营成本造成重大影响。聚合物膜的寿命为5年和陶瓷膜的寿命为10年，对于这项研究的目的已经假定。膜替换费用的计算公式为平均超过20年的时间内需要更换膜的总成本。2.3. 电力：电力成本已经分为两部分：进水泵电力+再循环电源，基于其工厂的布局如图、1。进水泵电力(kWh/d) = Q 1 P2 24/1000 = Q P2 24/3.6*109当P2=膜组件出口处的压力（N/m2），Q=治理平均流速（l/h），Q1=平均渗透流速(m3/s)(=Q/3.6*106)。再循环电源(kWh/d) =Q2 (P1-P2) 24/1000。对于中空纤维
13、或管状模块Q2错流速度，v (m/s) 由方程Q2 = v Q/J d/4L当P1 =膜组件入口压力（N/m2），Q2 =平均再循环率(m3/s)，d=纤维直径(mm)，L=纤维长度(mm)，Q/J给出了在使用的膜面积平均渗透流速。(P1 P2)和J也依赖于v，通过实验，这些参数之间的关系已经确定。60 的泵的效率已被认为已经采取5.5p/kWh的电力成本。2.4. 劳工：从膜系统供应商已取得初步估计的劳动力需求。因为操作时间的重要组成部分可能与膜的清洗和维护相关，所以经营的工厂每周工时数都被假定为与工厂的规模成正比。工厂经营的劳工成本已经采取了15英镑每人工小时， 这是目前英国水处理率的典型
14、。在此基础上计算的劳工成本比传统的污水处理厂的要求一般都很高，因为自动化与传统工艺相比有更大的潜力，这些费用预计将下降为增加经营膜设备的经验。第4页共10页2.5. 维护：对工厂的维修费用是相关的机械和电气项目的资本成本。最初的非膜资本成本的1.5 的年度总结已假定。第5页共10页第6页共10页第7页共10页2.6. 化学制品：从污水处理及水处理应用的每6个月，每3-30天来看，清洗频率估计各不相同。没有过去数个月的长期试验，是不可能以确定最佳的清洗频率。从现有的设施和供应商收集的信息给化学渗透的生产成本低于1p/m 3 ，综合因素考虑这种成本低。所有的膜，固定费用已承担这项研究的目的。已被化
15、学品的处置可能的额外费用没有帐户。水和废水处理站在选择治理的过程中，任何使用的化学品的数量和可处理将是一个重要的考虑。3、试点调查：最佳操作条件的确定是基于广泛的试验工厂的试验，能够对待在批或continuousfeed方式的5m3/d使用了一套实验设备。一个广泛的中空纤维模块和膜之间的0.06和3.7m2测试包括废水生物处理饲料(二级出水)，反冲洗水来自砂滤和地下水。表1描述了膜组件考虑的成本比较。对于本次调查的目的，在超过30分钟没有膜的反冲期间进行的测试的基础上确定最佳的操作条件。这个简短的测试期间启用了大量的模块，为了收集足够的数据可以建立一个比较膜过程的成本的方法，并探讨受到广泛的运行条件下测试治理成本的各种因素的影响。将建议更长的试验，然后再选择一个更全规模经营状况的工厂。在较长时期内进行了一些测试，如图2显示了一些测试与
